一、基础概念
1.进程与线程
进程：操作系统资源分配的基本单位，拥有独立的内存空间（如代码段、堆、方法区）。
线程：进程内的执行单元，是CPU调度的最小单位，共享进程资源（如堆内存），但拥有独立的栈空间。
单线程 vs 多线程：单线程按顺序执行任务，多线程通过并发/并行提升性能（需多核CPU支持并行）。
2.并发与并行
并发：单核CPU通过时间片轮转模拟多任务交替执行。
并行：多核CPU同时执行多个任务。
二、线程的创建与启动
Java提供两种核心方式创建线程：
1.继承Thread类
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程执行中：" + Thread.currentThread().getName());
}
}
// 启动线程
public static void main(String[] args) {
MyThread t = new MyThread();
t.start(); // 启动新线程
}
特点：简单但受限于单继承。
2.实现Runnable接口
class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("任务执行中：" + Thread.currentThread().getName());
}
}
// 启动线程
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread(new MyRunnable());
t.start();
}
优势：避免单继承限制，支持资源共享。
3.其他方式
Lambda表达式（Java 8+）：简化代码，如 new Thread(() -> System.out.println("Lambda线程")).start();
Callable接口：支持返回值和异常处理，需配合Future使用。
三、线程生命周期与状态
线程状态包括：
NEW（新建） → RUNNABLE（就绪） → RUNNING（运行） → BLOCKED（阻塞） → WAITING（等待） → TIMED_WAITING（计时等待） → TERMINATED（终止）。
关键方法：
join()：等待线程结束（如主线程等待子线程完成）。
setPriority()：设置优先级（1-10，默认5）。
sleep()：暂停线程执行（单位：毫秒）。
setDaemon(true)：设为守护线程（主线程退出时自动终止）。
四、线程同步与并发安全
多线程共享资源时需解决数据竞争问题：
1.同步代码块
synchronized (lockObject) {
// 临界区代码
}
原理：基于对象监视器锁（Monitor Lock），确保同一时间仅一个线程访问临界区。
2.同步方法
public synchronized void method() {
// 同步方法体
}
等价于：synchronized (this)。
3.Lock接口
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try {
// 临界区操作
} finally {
lock.unlock(); // 必须释放锁
}
优势：支持公平锁、可中断锁等高级特性。
4.原子类
AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);
int value = counter.incrementAndGet(); // 原子递增
原理：基于CAS（Compare-And-Swap）实现无锁并发。
五、线程池技术
作用：复用线程，减少创建/销毁开销，提升性能。
1.核心参数
corePoolSize：核心线程数（常驻）。
maximumPoolSize：最大线程数。
workQueue：任务队列（如LinkedBlockingQueue）。
RejectedExecutionHandler：拒绝策略（如丢弃、抛异常）。
2.创建线程池
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5); // 固定线程池
executor.submit(() -> System.out.println("任务提交"));
executor.shutdown(); // 优雅关闭
3.线程池类型
FixedThreadPool：固定线程数。
CachedThreadPool：弹性线程池（自动回收空闲线程）。
ScheduledThreadPool：支持定时任务。
六、高级并发工具
1.CountDownLatch
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
// 等待3个线程完成
latch.await();
用途：主线程等待多个子线程完成。
2.CyclicBarrier
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, () -> System.out.println("所有线程就绪"));
// 多个线程相互等待后同步执行
barrier.await();
用途：多线程协同执行任务。
3.ConcurrentHashMap
线程安全哈希表，通过分段锁（JDK 1.7）或CAS（JDK 1.8）实现高并发性能。
七、注意事项
避免死锁：按固定顺序获取锁，或使用tryLock()超时机制。
线程中断：通过interrupt()方法中断线程，需配合状态检查（如isInterrupted()）。
资源竞争：减少锁粒度，优先使用无锁数据结构（如ConcurrentLinkedQueue）。
示例：多线程售票系统
class TicketSystem implements Runnable {
private int tickets = 100;
private final Object lock = new Object();
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (lock) {
if (tickets <= 0) break;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售出第" + tickets--);
}
try {
Thread.sleep(100); // 模拟售票耗时
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(new TicketSystem(), "窗口1");
Thread t2 = new Thread(new TicketSystem(), "窗口2");
t1.start();
t2.start();
}
}
输出：多个线程交替售出票号，保证数据一致性。
通过合理使用线程创建、同步机制和并发工具，Java多线程编程可显著提升程序性能，但需谨慎处理资源竞争与线程安全问题。
